一种钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取方法
技术领域
本发明属于遥感技术和地质勘查技术相结合的领域，具体涉及一种钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取方法。
背景技术
鉴于现在复杂的国际环境和核电发展对铀资源日益增长的需求，国内铀资源勘探的重要性与日俱增。钠交代岩型铀矿作为一种重要的铀矿类型，对其关键成矿要素的获取技术需要更加得到重视。
根据前期众多铀矿地质研究人员的科研成果，钠交代岩型铀矿与赤铁矿、绿泥石及碳酸盐等蚀变矿物关系密切，钠交代岩中该三种矿物往往同时存在，是钠交代岩型铀矿重要的找矿标志。除此之外，由于赤铁矿化、绿泥石化和碳酸盐化是非常普遍的热液型蚀变矿物，还往往发育在其他矿产中，是一些金属矿产的重要找矿标志。
赤铁矿是一种良好的铁矿石。赤铁矿化与中、低温热液型铀矿化密切相关，该蚀变在花岗岩、辉绿岩、煌斑岩、花岗斑岩、流纹岩、流纹质火山碎屑岩及火山沉积岩所产出的铀矿床中广泛发育。
热液型铀矿、斑岩型铜矿及其他多种与热液相关的金属矿产多与绿泥石相关，绿泥石信息的提取有利于这些金属矿产的勘查和研究工作。
碳酸盐是一种在地表存在非常普遍的矿物，灰岩、白云岩及其对应的变质岩等，还有与热液蚀变形成的碳酸盐矿物，如方解石、菱铁矿、铁白云石、白云石及菱镁矿等。沉积型碳酸盐有可能形成钙结岩型铀矿，交代作用形成的矽卡岩型多金属矿床，热液成因的铀矿、铜矿、铅锌矿、铁矿等。因此，如何精确的提取碳酸盐信息，对上述矿产勘查的效率和精度非常重要。
遥感对于蚀变矿物提取的优势是快速且能够大面积覆盖，能够精准且精确的识别蚀变信息，是遥感技术应用于地质勘查的前提。高光谱遥感数据对提取的蚀变矿物种类分辨精度非常高，但卫星高光谱遥感的空间分辨率非常低，而兼顾高空间分辨率和高光谱分辨率的航空高光谱数据难以获取，故对容易获取的卫星高分数据提取的蚀变矿物进行矿物种类细分非常重要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取方法，该方法能够快速且准确的提取赤铁矿、绿泥石和碳酸盐信息，从而获取钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物。
本发明的技术方案如下所述：
一种钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取方法，包括以下步骤：
步骤1.对高分遥感数据进行预处理；
步骤2.对步骤1中预处理后的高分遥感数据进行大气校正，获取地物反射率图像；
步骤3.建立赤铁矿信息、绿泥石信息和碳酸盐信息的提取模型；
步骤4.使用步骤3得到的赤铁矿信息、绿泥石信息和碳酸盐信息提取模型，对步骤2中获取的地物反射率图像进行波段运算，分别获取赤铁矿信息、绿泥石信息和碳酸盐分布信息，从而完成钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合的获取。
所述的步骤1中的高分遥感数据的预处理包括辐射校正、几何校正、图像裁剪和镶嵌。
所述的步骤2中的高分遥感数据的大气校正，采用快速大气校正方法或者择FLAASH大气校正方法。
所述的步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1，依据步骤2中大气校正后的高分遥感数据对应的赤铁矿反射光谱特征波段，建立提取赤铁矿信息的模型；
步骤3.2，依据步骤2中大气校正后的高分遥感数据应的绿泥石反射光谱特征波段，建立提取绿泥石信息的模型；
步骤3.3，依据步骤2中大气校正后的高分遥感数据应的碳酸盐反射光谱特征波段，建立提取绿泥石信息的模型。
所述的步骤3.1中的遥感高分数据对应的赤铁矿反射光谱特征波段为可见-近红外第3、7三个波段位置的吸收峰和第6波段的强反射峰，可见-近红外第3、6、7波段的反射率值分别记为B3、B7和B6；高分遥感数据提取赤铁矿信息的模型为(B6 GT B7)AND(B6 GT B3)AND((B6+2*B3)LT 3*B4)*(2*B6-B3-B7)，B4为可见-近红外第4波段的反射率值，GT表示大于，LT表示小于。
所述的步骤3.1中的赤铁矿光谱特征为B6＞B3且B6＞B7；赤铁矿的反射率光谱曲线公式为(B6+2B3)＜3B4。
所述的步骤3.2中的高分遥感数据对应的绿泥石反射光谱特征波段为短波红外第6、7、8三个波段，6、7、8三个波段的反射率值分别记为Bˊ6、Bˊ7和Bˊ8；高分遥感数据提取绿泥石信息的模型为(Bˊ6GT Bˊ7)AND(Bˊ6GT Bˊ8)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)GT 23*Bˊ7)。
所述的步骤3.2中的绿泥石光谱特征为Bˊ6＞Bˊ7且Bˊ6＞Bˊ8；绿泥石反射率光谱曲线公式为
所述的步骤3.3中的高分遥感数据对应的碳酸盐信息反射光谱特征波段为短波红外第6、7、8三个波段，其反射率值分别记为Bˊ6、Bˊ7和Bˊ8；高分遥感数据提取碳酸盐信息的模型为(B6ˊGT Bˊˊ7)AND(Bˊ7GT Bˊ8)AND((9*Bˊ6+14*Bˊˊ8)/23*Bˊ7)GT 0.9)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)/23*Bˊ7)LT 1.1)。
所述的步骤3.3中的碳酸盐信息光谱特征为Bˊ6＞Bˊ7且Bˊ7＞Bˊ8；碳酸盐的反射率光谱曲线公式为
所述的步骤4的具体步骤如下：
步骤4.1，使用高分遥感数据可见-近红外第3、4、6波段，通过步骤3.1中得到的赤铁矿提取模型(B6+2B3)＜3B4，对步骤2中获取的地物反射率图像进行波段运算，获取赤铁矿分布信息；
骤4.2，使用高分遥感数据短波红外第6、7、8波段，通过步骤3.2得到的绿泥石提取模型(Bˊ6GT Bˊ7)AND(Bˊ6GT Bˊ8)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)GT 23*Bˊ7)，对步骤2中获取的地物反射率图像进行波段运算，获取绿泥石分布信息；
步骤4.3，使用高分遥感数据短波红外第6、7、8波段，通过步骤3.3中得到的碳酸盐提取模型公式(B6ˊGT Bˊ7)AND(Bˊ7GT Bˊ8)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)/23*Bˊ7)GT 0.9)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)/23*Bˊ7)LT 1.1)，对步骤2中获取的地物反射率图像进行波段运算，获取碳酸盐分布信息。
所述的高分遥感数据为Worldview-3卫星高分遥感数据。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取方法，使用易获取的高空间分辨率图像，并以数学模型表达光谱特征，能够快速且准确的提取赤铁矿信息。本发明的方法简单易操作，且通过对大气校正后的卫星高分遥感数据应的赤铁矿反射光谱特征波段，建立提取绿泥石、碳酸盐的模型，能够精确的区分碳酸盐化和绿泥石化异常信息，并加以精确提取。由于本本发明的方法使用的是遥感数据，覆盖范围广，通过本方法提取的蚀变异常信息比靠野外路线勘查获取的信息要客观全面。
附图说明
图1为本发明所提供的一种钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取方法的流程图；
图2本发明所提供的赤铁矿信息图；
图3本发明所提供的绿泥石信息图；
图4本发明所提供的碳酸盐信息图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取方法进行详细说明。
本发明所提供的一种基于钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取方法，首先对Worldview-3高分遥感数据预处理，包括辐射校正、几何校正、图像裁剪和镶嵌等；然后对Worldview-3高分遥感数据的大气校正，获取地物反射率图像；建立赤铁矿信息、绿泥石信息和碳酸盐信息快速提取模型，表达赤铁矿、绿泥石和碳酸盐反射率光谱特征；最后，根据赤铁矿信息、绿泥石信息和碳酸盐信息提取模型，提取研究区赤铁矿分布信息、绿泥石分布信息和碳酸盐分布信息。
如图1所示，本发明所提供的一种钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1中，对Worldview-3卫星高分遥感数据进行预处理
步骤1中的Worldview-3卫星高分遥感数据的预处理包括辐射校正、几何校正、图像裁剪和镶嵌。本实施例使用的Worldview-3卫星高分遥感数据是甘肃龙首山东部芨岭地区的Worldview-3卫星高分遥感数据,甘肃龙首山东部芨岭地区为钠交代岩型铀矿。Worldview-3卫星高分遥感数据参数如下表1所示：
表1甘肃龙首山东部芨岭地区Worldview-3卫星高分遥感数据表
步骤2中，对步骤1中预处理后的Worldview-3卫星高分遥感数据进行大气校正，获取地物反射率图像
采用快速大气校正(QUAC)方法对Worldview-3卫星高分遥感数据进行大气校正，获取地物反射率图像。
步骤2中也可以选择FLAASH大气校正方法或其他精度较高的大气校正方法(如Modtran，Lowtran，6S等基于辐射传输模型的方法)，大气校正方法的精度直接影响赤铁矿、绿泥石和碳酸盐信息提取的精度。
步骤3中，建立赤铁矿信息、绿泥石信息和碳酸盐信息的提取模型，步骤3具体包括以下步骤：
步骤3.1，依据步骤2中大气校正后的Worldview-3卫星高分遥感数据对应的赤铁矿反射光谱特征波段，建立提取赤铁矿信息的模型
Worldview-3卫星遥感高分数据对应的赤铁矿反射光谱特征波段为可见-近红外第3、7三个波段位置的吸收峰和第6波段的强反射峰，可见-近红外第3、6、7波段的反射率值分别记为B3、B7和B6，因此赤铁矿光谱特征之一为B6＞B3且B6＞B7。
从可见-近红外第3波段到第6波段，赤铁矿反射率光谱曲线是一个上凸的上升曲线特征，可以用下面的公式表示。
即即(B6+2B3)＜3B4。
其中，B4为可见-近红外第4波段的反射率值，B3中心波长、B4中心波长、B6中心波长分别指可见-近红外第3、4、6波段的中心波长位置。
以此特征，建立Worldview-3卫星高分遥感数据提取赤铁矿信息的模型如以下公式所示：
(B6 GT B7)AND(B6 GT B3)AND((B6+2*B3)LT 3*B4)*(2*B6-B3-B7)。
其中，B3、B4、B6和B7分别为Worldview-3卫星高分遥感数据可见-近红外的第3、4、6、7四个波段的反射率值，GT表示大于，LT表示小于。
根据(3*B4)/(B6+2*B3)＞a来实现通过调节第一吸收峰的深度分等级提取赤铁矿信息的目的，其中a≥1，a表示一般常数。
步骤3.2，依据步骤2中大气校正后的Worldview-3卫星高分遥感数据应的绿泥石反射光谱特征波段，建立提取绿泥石信息的模型
Worldview-3卫星高分遥感数据对应的绿泥石反射光谱特征波段为短波红外第6、7、8三个波段，6、7、8三个波段的反射率值分别记为Bˊ6、Bˊ7和Bˊ8。绿泥石是双吸收峰，第一吸收峰对应短波红外第7波段，第二吸收峰对应短波红外第8波段，绿泥石光谱特征之一为Bˊ6＞Bˊ7且Bˊ6＞Bˊ8。
从短波红外第6波段到第8波段，相对于单吸收峰直线下滑，双吸收峰使得短波红外第7波段的反射率值更低而导致下滑线呈下凹形，绿泥石反射率光谱曲线公式如下。
即其中，Bˊ6中心波长、Bˊ7中心波长、Bˊ8中心波长分别指短波红外第6、7、8波段的中心波长位置。
以此特征，建立Worldview-3卫星高分遥感数据提取绿泥石信息的模型，如下所示：
(Bˊ6GT Bˊ7)AND(Bˊ6GT Bˊ8)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)GT 23*Bˊ7)。
其中Bˊ6、Bˊ7和Bˊ8分别为Worldview-3卫星高分遥感数据短波红外的第6、7、8三个波段的反射率值，GT表示大于。
另外，可根据(9*Bˊ6+14*Bˊ8)/(23*Bˊ7)＞a来实现通过调节第一吸收峰的深度分等级提取绿泥石信息的目的，其中a≥1。
步骤3.3，依据步骤2中大气校正后的Worldview-3卫星高分遥感数据应的碳酸盐反射光谱特征波段，建立提取绿泥石信息的模型
Worldview-3卫星高分遥感数据对应的碳酸盐信息反射光谱特征波段为短波红外第6、7、8三个波段，其反射率值分别记为Bˊ6、Bˊ7和Bˊ8。碳酸盐信息是单吸收峰，从第6波段到第8波段呈直线下降，碳酸盐信息光谱特征之一为Bˊ6＞Bˊ7且Bˊ7＞Bˊ8。
从短波红外第6波段到第8波段，属于单吸收峰直线下滑，碳酸盐反射率光谱曲线公式如下所示。
即Bˊ6中心波长、Bˊ7中心波长、Bˊ8中心波长分别指短波红外第6、7、8波段的中心波长位置。
以此特征，建立Worldview-3卫星高分遥感数据提取碳酸盐信息的模型如下式所示：
(B6ˊGT Bˊˊ7)AND(Bˊ7GT Bˊ8)AND((9*Bˊ6+14*Bˊˊ8)/23*Bˊ7)GT 0.9)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)/23*Bˊ7)LT 1.1)。
其中Bˊ6、Bˊ7和Bˊ8分别为Worldview-3卫星高分遥感数据短波红外的第6、7、8三个波段的反射率值，GT表示大于，LT表示小于。
步骤4中，使用步骤3得到的赤铁矿信息、绿泥石信息和碳酸盐信息的提取模型，对步骤2中获取的地物反射率图像进行波段运算，分别获取赤铁矿分布信息(图2)、绿泥石分布信息(图3)和碳酸盐分布信息(图4)；从而完成钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合的获取。
步骤4.1，使用研究区Worldview-3卫星高分遥感数据可见-近红外第3、4、6波段，通过步骤3.1中得到的赤铁矿信息提取模型公式(B6+2B3)＜3B4，对步骤2中获取的地物反射率图像进行波段运算，获取研究区赤铁矿分布信息(图2)，其中B3、B4和B6分别表示Worldview-3可见-近红外第3、4和6波段。
步骤4.2，使用研究区Worldview-3卫星高分遥感数据短波红外第6、7、8波段，通过步骤3.2得到的绿泥石信息提取模型公式(Bˊ6GT Bˊ7)AND(Bˊ6GT Bˊ8)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)GT 23*Bˊ7)，对步骤2中获取的地物反射率图像进行波段运算，获取研究区绿泥石分布信息(图3)，其中Bˊ6、Bˊ7和Bˊ8分别为Worldview-3卫星高分遥感数据短波红外的第6、7、8三个波段的反射率值，GT表示大于。
步骤4.3，使用研究区Worldview-3卫星高分遥感数据短波红外第6、7、8波段，通过步骤3.3中得到的碳酸盐信息提取模型公式(B6ˊGT Bˊ7)AND(Bˊ7GT Bˊ8)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)/23*Bˊ7)GT 0.9)AND((9*Bˊ6+14*Bˊ8)/23*Bˊ7)LT 1.1)，对步骤2中获取的地物反射率图像进行波段运算，获取研究区碳酸盐分布信息(图4)，其中Bˊ6、Bˊ7和Bˊ8分别为Worldview-3数据短波红外的第6、7、8三个波段的反射率值，GT表示大于，LT表示小于。
通过上述步骤4.1、步骤4.2、步骤4.3钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合获取，分别获取赤铁矿分布信息、绿泥石分布信息和碳酸盐分布信息；从而完成钠交代岩型铀矿关键蚀变矿物组合的获取。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
